新型纸盒式干式喷漆室在客车涂装中的应用探究

严遇春, 方 军

(南京金龙客车制造有限公司，南京 211200)

客车涂装是客车制造过程中产生“三废”最多的环节，其中，喷漆又是产生废气、废水、废渣最多的工序。喷漆室作为涂装线最重要的一环，其结构和性能一直在发展进化，目前类型很多。传统的观念中，干式喷漆室因过滤器更换频繁、作业场所污染，仅适用于小批量和单位时间喷漆量比较小的作业。但近年来，随着干式漆雾捕集技术进步，国内外涂装界已形成湿式喷漆室转化为干式喷漆室的趋向[1]。根据客车生产特点，把新型的干式纸盒漆雾分离系统融入干式喷漆室的结构中，使干式喷漆室在大客车整车涂装项目中有更好的适用性。

1 大客车涂装喷漆室

1.1 湿式喷漆室

顾名思义，其分离漆雾的过程中使用了水这种湿介质。其基本原理是让携带有漆雾的空气和水充分混合，空气中的漆雾被水带走，实现空气和漆雾的分离。水中漆雾的处理方式是利用化学药剂把水中的漆雾絮凝出来，水循环利用。按照分离漆雾过程中的水洗形式，湿式喷漆室主要分为文丘里喷漆室、水旋式喷漆室、水帘柜喷漆室三种类型。

1.2 干式喷漆室

顾名思义，其分离漆雾的过程中不使用湿介质，纯干式地分离漆雾。干式喷漆室按照分离漆雾的形式可以分为漆雾毡式干式喷漆室、风琴纸式干式喷漆室、漆雾捕集箱式干式喷漆室、石灰式干式喷漆室、静电式干式喷漆室等类型。

1.3 大客车涂装喷漆室

大客车涂装车间原来采用的漆雾毡式干式喷漆室，因漆雾毡易堵塞导致更换频繁、作业场所污染等缺点，仅适用于喷涂车架、保险杠等零部件以及单位时间喷漆量较小的作业。

整车涂装多数还是采用传统的湿式水旋喷漆室，漆雾捕集效率较高，但为了除漆雾需要耗水、耗化学药品(漆雾凝聚剂)，使废弃物增加近10倍，且成为危险废弃物，后期处理费用高。这些不符合当今的环保清洁生产、节能减排、可持续发展的要求。

结合客车生产不均衡、每日的工作量不大的特点，把新型的纸盒漆雾捕集系统融入干式喷漆室的结构设计中，使干式喷漆室在客车整车涂装项目中有更好的适用性。

2 大客车新型干式喷漆室

2.1 结构布置

大客车新型干式喷漆室的结构布置如图1所示，在喷漆室格栅平面下方布置漆雾捕集系统，包含多个捕集纸盒、纸盒安装框架以及在下面的排风管道前端垂直布置多个二级过滤袋。整个漆雾捕集系统的任务是除去喷漆过程中产生的过喷油漆：喷漆过程带有部分漆雾颗粒的废气被吸入到多个纸盒中，漆雾颗粒在纸盒中进行分离，被捕集在各纸盒的内部，下面的二级过滤袋可进一步捕捉废气中的较小漆雾颗粒，净化后的空气导入排风管通道。二级过滤包括过滤袋及其安装框架、风阀等部件。

图1 新型干式喷漆室的结构布置示意图

目前，该种干式喷漆室的漆雾捕集系统的布置结构主要有以下两种：

1) 在喷漆室格栅下方水平布置迷宫式硬纸板纸盒+二级过滤袋，如图1的下部所示。迷宫式硬纸板纸盒成本相对较低，漆雾颗粒在迷宫式硬纸板纸盒内经过错综复杂的气流通道，利用离心力使大颗粒漆雾被多重复杂的纸板通道表面吸附，但这类纸盒无法捕集较小颗粒漆雾，因此后面需增设二级过滤袋，进一步捕捉废气中的小漆雾颗粒。

2) 在喷漆室格栅下方两侧排风口垂直布置漆雾捕集棉纸盒，如图2所示。漆雾捕集棉纸盒的通风效果、容漆量、过滤精度均好于迷宫式硬纸板纸盒，因此后面不需要再增置二级过滤袋。

图2 漆雾捕集棉纸盒布置结构

2.2 漆雾捕集纸盒类型

漆雾捕集纸盒采用可回收环保纸制成，有多种形式，包含V型漆雾过滤纸、多层网格纸、迷宫纸盒(如图3所示)等，通过离心除尘原理捕集漆雾[2]。但这类纸盒无法捕集较小颗粒漆雾，因此后面需增设二级过滤袋(如图4所示的DPA过滤袋)，进一步捕捉废气中的小漆雾颗粒。

图3 迷宫纸盒

图4 DPA过滤袋

目前有一种漆雾捕集棉纸盒产品将空气过滤材料与环保纸盒二合一，如图5所示，内部采用合成漆雾捕集棉，其通风效果、容漆量、过滤精度更好。漆雾捕集棉纸盒对不同粒径漆雾过滤效率：20 μm以上粒径漆雾可达100%，10 μm 以上粒径漆雾达到99.8%，后面可不再增置二级过滤袋。

图5 漆雾捕集棉纸盒

2.3 纸盒漆雾捕集系统要求

1) 漆雾捕集系统各区域设计需考虑到不易积漆，方便清理维护。

2) 设置压差计用于检测纸盒积漆情况,取压点位置布置合理，示数便于查看[3]。

3) 纸盒安装需有特制的防护外框，每个格室的内空尺寸比纸盒的外围尺寸大10 mm，方便纸盒的取出和放入，确保吸附油漆颗粒尘埃饱和后不塌陷、不萎蔫[4]。

4) 排风口位置需设置防火风阀,并与设备运行及消防联动。

5) 若为二级过滤袋,其过风面积需满足要求,过滤等级不小于F6，二级过滤袋的初始过滤阻力控制在80 Pa以内；二级过滤袋结构要有自支撑能力，过滤袋可自然张开。二级过滤袋使用一段时间后，若其压差达到300 Pa时，应考虑更换。

6) 纸盒及二级过滤袋的安装框架要有足够强度,要求不得颤动、抖动、发出噪声。

2.4 新型纸盒干式喷漆室的优缺点

纸盒式干式喷漆室在整车涂装中已得到广泛应用，技术日渐成熟。与原来的干式喷漆室相比，新型纸盒干式喷漆室的漆雾捕集效率、使用寿命和更换周期大幅提升。与湿式喷漆室相比，无论经济性还是环保性均有改善[5]。具体优点如下：

1) 结构紧凑，占地空间小；无水循环系统及除渣系统，投资低。

2) 模块化结构，更换简单、方便，无需专业人员。

3) 废气经过漆雾捕集系统处理后，温湿度无变化，可以循环利用，能耗低。

4) 不消耗水，也无废水产生；无循环水泵，能耗低；不消耗化学药剂[6]。

5) 漆渣中没有混入水，漆渣的产生量低。

6) 喷漆室中无水流动产生的声音，噪声可以降低10～20 dB。

但应用中也还存在不少缺点：

1) 迷宫纸盒对漆雾的分离效果不是很好，导致二级过滤袋的负荷大，材料成本及更换人工成本高[7]。

2) 漆雾捕集纸盒初始风阻较大，对喷漆室内沉降风速有一定影响，导致喷漆室内部更容易积漆，会相应增加保洁工作量，提高使用过程中的维护成本[8]。

3) 纸盒干式喷漆室的安全防护相比湿式喷漆室更加严格，应从滤材、防爆分区、防静电、消防及危废管理等全方位考虑。

2.5 大客车喷漆室改造案例

1) 结构布置方案。在原旧水旋喷漆室基础上进行干式喷漆室的改造，先拆除原水旋系统，拆除水旋系统后原基础不动，减少土建基础改造难度及投资成本。在格栅下方布置漆雾捕集系统，选用迷宫式硬纸板纸盒+二级过滤袋方案，如图1所示。实物场景如图6所示。

图6 本案例实物场景图示

二级过滤袋的选型与末端VOC处理设备综合考虑,喷漆室的二级过滤选择DPA过滤袋(如图4所示)，末端 VOC处理设备选择“F7+F9”两级高效漆雾过滤袋，整体形成“2+2”过滤方案(迷宫式硬纸板纸盒→DPA二级过滤袋→F7级过滤袋→F9级过滤袋)，确保系统长时间有效低压差运行，喷漆室通风顺畅，使用周期更长。

2) 迷宫式硬纸板纸盒性能参数。型号规格485 mm×485 mm×500 mm，单个纸盒风量500～750 m3/h，初始阻力≤50 Pa，最大更换压差≤600 Pa，容漆量≥15 kg。捕集纸盒布置的个数n的计算：n=Q/Q0(其中，喷漆室送风量Q=135 000 m3/h，纸盒额定风量Q0=750 m3/h)，计算得出n=180个。

3) 风机参数匹配。若纸盒最终过滤阻力为P0(800～1 000 Pa)，喷漆室送风风机的压力为P1，则最大更换压差：△P=P1-P0。一般要求压差△P不大于600 Pa，所以选择纸盒的捕集能力、压力损失与喷漆室空调风机压力要匹配。风机选型时，要充分考虑系统压损点，合理计算，确保喷漆室送排风顺畅，纸盒达到更好的使用效果、寿命及使用周期。过滤纸盒前后均安装压差计和压差开关，压差计用于显示压差，压差开关用于自动报警，当压差数值超过设定数值后，与电控控制系统连锁报警，提醒更换过滤吸附材料。

3 结束语

当前环保要求日益严格，很多客车企业转型使用水性漆，喷漆室要求恒温恒湿，干式喷漆室空气经过漆雾分离装置的过程中，温湿度无变化，可以循环利用，在温湿度控制方面有更多的优势[9]；另外，水性漆本身溶于水，水性漆的废水处理会有很多新的问题，而干式喷漆室从根源上杜绝了废水的产生。可见，新型纸盒干式喷漆室的应用会有广阔的前景。